Valk Welding: 1999

Een robot rendeert het best als hij de hele tijd dezelfde taken moet uitvoeren. Bij Van Hool wisten ze dat al lang, maar nu voeren de nieuwe Panasonic robots taken uit waarbij aanzienlijke afwijkingen schering en inslag zijn.

Net zoals de meeste automatiseringsinstrumenten leek de robot het best geschikt voor standaard-operaties. In productielijnen met veel gestandaardiseerde, repetitieve jobs heeft de robot zich sinds lang geïnstalleerd. Zijn taak bestaat er dan ook dikwijls uit een dergelijke productielijn werkstukken met een vaste afmeting steeds over hetzelfde traject heen en weer te verplaatsen. Het mooiste voorbeeld zijn de pick-and-place oplossingen in bijvoorbeeld de elektronica-industrie. Ook in de automobielsector is de robot sinds lang vriend aan huis voor dezelfde gestandaardiseerde repetitieve pick-and-place taken en snij- en lasbewerkingen.

Robotautomatisering
Bij de Belgische autobusconstructeur Van Hool is dat niet anders. Er wordt veel gelast, dat blijkt na een korte wandeling door de werkplaatsen. Volgens Karel Vandersloten (public relations) mag dat ook niet verwonderen: "Een Van Hool-voertuig bestaat uit een metaalconstructie en zolang we over geen andere verbindingstechnieken beschikken, blijft lassen een van de belangrijkste opdrachten."

Bij Van Hool heeft men reeds meerdere jaren ervaring met lasrobots. "Enkele jaren terug hebben we ons FMS-systeem geïnstalleerd: eerst met één lasrobot, later met een tweede. Het FMS-systeem is een geautomatiseerd hoogbouw opslagsysteem met een robot die continu af en aan rijdt met kalibers die hij uit het rek neemt en aanbiedt aan de werknemers. Tussendoor haalt de robot gevulde kalibers uit de rekken en presenteert deze aan de lasrobots. Eenmaal gelast doet hij het omgekeerde en stockeert het kaliber met het gelaste profiel in de rekken."Het is duidelijk dat ook dit systeem zijn efficiëntie ontleent aan de standaardisering: de werkstukken, profielen, zijn vooraf zeer nauwkeurig op maat gemaakt, en zijn opgeslagen in een speciaal daartoe ontwikkeld opslagsysteem.

Op zoek naar standaardisatie
Voor andere productieonderdelen is het gebruik van robots minder evident. Want, zo zegt Jean De Wilde van de afdeling Industriële Voertuigen: "Daar waar we niet kunnen vertrekken van gestandaardiseerde werkstukken is het inzetten van robots zelden renderend".

Met Panasonic-robots heeft men bij Van Hool nu echter een oplossing gevonden die het mogelijk maakt robots op een rendabele manier in te zetten, ook voor het lassen van niet-gestandaardiseerde werkstukken. Voor het optimaliseren van een lastaak hanteren we een drietal criteria met betrekking tot werkstukken waarvoor kalibers bestaan:

- Hoeveel tijd kost het manueel lassen
- Hoeveel stuks moeten er telkens gelast worden en
- Hoe frequent gebeurt dit

Het bestaan van kalibers voor het opspannen van de stukken impliceert dat er reeds een bepaalde mate van standaardisatie bestaat. Voor dergelijke werkstukken, die in relatief kleine series worden gelast, blijkt uit de optimalisatieoefening dat we meer werkposten per robot moeten voorzien, twee is niet rendabel. Ieder kaliber heeft een eigen lasprogramma, dat door de robot bij het herkennen van het kaliber automatisch wordt ingeladen of uitgevoerd. Belangrijk bij twee of meer werkposten per robot is offline programmeren. Bij online programmeren kan de robot niet lassen en staat er een aantal werkposten ongebruikt. Met ons huidige systeem "offline programmeren" noodzakelijk zijn wij in staat lastaken voor deze enigszins gestandaardiseerde producten te programmeren terwijl de robot rustig verder last.

Bij Van Hool werd recent een nieuwe Panasonic robotinstallatie ingezet voor het automatiseren van het lassen van kaders voor tankcontainers. Die kaders vormen een onderdeel van de draagconstructie van de containers en een maximale afmeting van 2.5 tot 3 meter. De lasrobot (geleverd door Valk Welding) wordt in hangende positie gemonteerd aan een langsgeleiding met een nuttige werklengte van 23 meter. Op de productielijn staan vier werkstations opgesteld waar de kaders in een mal tussen twee manipulatoren in alle posities kunnen worden gepositioneerd. "Het voordeel van deze opstelling is dat terwijl een robot in een werkpost een kader last, in de andere werkposten de kaders gewisseld kunnen worden. Een dergelijke flexibiliteit kost normalerwijze veel programmeertijd want geen twee kaders zijn hetzelfde. Op het eerste gezicht kunnen de kaders (qua maten) hetzelfde lijken, maar gezien de toleranties van de buizen is dit zelden zo. Daarnaast verschilt dikwijls de afschoring van tank tot tank. Het offline programmeersysteem stelt ons in staat een aantal basisprogramma's te ontwikkelen die snel offline op de PC kunnen worden aangepast. Daarnaast kunnen we programma's kopiëren bijvoorbeeld van kaliber 1 naar de andere werkstations. Het verschil in toleranties wordt door het opmeetsysteem van de robot opgevangen. Op basis van de gemeten waarden herpositioneert de PC de robot en herberekent de lasbaan van de robot. Indien we de kaders sneller kunnen programmeren of bij gelijkaardige kaders de wijzigingen snel kunnen aanpassen of door de robot kunnen laten opvangen, dan pas loont robotautomatisering."

Het DTPS programmeersysteem
Het Desktop Programming & Simulation-system (DTPS), dat bij de Panasonic robots hoort, is een nieuw softwarepakket dat onder Windows op een PC gebruikt kan worden. Het is een offline programmeersysteem waarbij de robot geprogrammeerd kan worden zonder dat men de productie moet stilleggen. Ook beheren, optimaliseren, downloaden en simuleren van programma`s behoren tot de mogelijkheden. Het is een grafische programmeeromgeving die toelaat alle bewegingen van de robot te volgen. Men kan er zelfs op inzoomen. De producten kunnen eventueel via DXF of IGES formaat direct uit het CAD/CAM-systeem worden ingeladen.

Het DTPS-systeem is opgebouwd zoals elk ander robot programmeersysteem. Men begint met het instellen van de parameters (robottype, gereedschappen, externe assen…). Als deze basisparameters zijn ingevuld, is de installatie vastgelegd.

De teaching of het eigenlijk programmeren hoeft niet meer fysiek te gebeuren. Men selecteert de te lassen naad, al dan niet geeft men de stand van de lastoorts aan en de lasnaad is geprogrammeerd. Een simulatie kan uitsluitsel geven over de kwaliteit van het programma (onnodige bewegingen, ongeldige punten…). Als eenmaal de bewegingen van de robot zijn vastgelegd, moet men nog enkele parameters invoeren zoals de lasparameters (stroom, spanning en voortloopsnelheid) en de logische commando's.

Het lijkt ongelofelijk: een robot die op basis van een ontwerptekening correct gaat lassen. Eigenlijk vormt het programma of de tekening alleen het ideale laspatroon voor de robot. Dankzij sensoren meet de robot de afwijking van de opstelling ten opzichte van dit ideale patroon en past zijn baan aan. Uiteraard, indien de afwijking te groot is (bijvoorbeeld de naad tussen 2 buizen is te groot om een lasnaad te leggen), dan moet ook de robot aangepast worden.

(Bron: Belgian Business & Industrie - Maart 1999)